NASA’nın Fermi Teleskopu süpernova kalıntılarının kozmik ışınlar ürettiğini kanıtladı.
NASA’nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskopu verilerinin kullanıldığı bir çalışmada, evrende çok hızlı hareket ederek yayılan kozmik ışınların, süpernova kalıntılarınca ürettildiği gösterildi. Zaten Fermi’nin ana görevi kozmik ışınların kökenini ortaya çıkarmaktı.
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Elizabeth Hays: “Bilimciler yaklaşık bir asır önce keşfedilen yüksek enerjili kozmik ışınların kaynağını bulmaya çalışıyor. Şimdi süpernova kalıntılarının inanılmaz hızlara ulaşan kozmik ışınlar ürettiğinin kanıtlarına ulaştık” diyor.
Kozmik ışınlar neredeyse ışık hızında hareket eden atomaltı parçacıklardır. Bunların yaklaşık % 90’ı elektronlardan ve geri kalanı atom çekirdeğindeki protonlardan oluşur. Gökada içerisindeki yolculuklarında elektrik yüklü parçacıkların manyetik alanlarıyla etkileşerek yön değiştirirler. Bu da onların geldiği yolu izleyerek kaynaklarının ortaya çıkarılmasını engeller.
Çeşitli yollarla bu parçacıkların ışığın en güçlü formu olan gama ışını yayılımı kaynaklarından doğrudan bize gelen bir sinyal akımına yol açabilir.
2008 yılından bu yana toplanan Fermi Geniş Alan Teleskopu (LAT) verileri süpernova kalıntılarından doğan gama ışınlarının milyon ya da milyar elektron volt (MeV ya da GeV) enerjili olduğunu ortaya koydu. Karşılaştırma açısından görünür ışığın enerjisinin 2-3 eV arasında olduğunu hatırlamakta fayda var.
Bilimciler süpernova kalıntılarının kozmik ışınlar ürettiğini kanıtlayabilmek için IC 443 ve W44 olarak bilinen iki süpernova kalıntısına ait Fermi verilerini inceledi. IC 443 ve W44 yıldızlararası ortamı dolduran soğuk ve yoğun gaz bulutudur. Kalıntıdan kaçan yüksek hızlı parçacıklar bulutun gama ışını yaymasına neden olur.
Bilimciler daha önce kozmik ışınların proton ve elektron gibi atomaltı parçacıklardan gama ışınları ile oluştuğunu düşünmesine karşılık, bunların yıldızlararası ortamdaki gaz bulutlarından doğduğunu tespit edememişti. Fermi’nin dört yıllık verilerinin incelenmesiyle kalıntıların gama ışını yayılımı tespit edildi. Bir protonun parçalanmasıyla oluşan kozmik ışınlar yanında bir de nötr pion adı verilen kısa ömürlü parçacığın oluşmasına neden olur. Enerjisi hızla düşen hızlı pionların bozunması gama ışınına neden olur. IC 443 ve W44 kalıntılarındaki protonlar bir parmak izi gibi bu izleri bırakır.
Kaliforniya Stanford Üniversitesi Kavli Enstitüsü Parçacık Astrofiziği ve Kozmoloji alanından Stefan Funk: “Keşifle birlikte iki süpernova kalıntısının hızlandırılmış proton ürettiğini anladık. Şimdiki amacımız tüm kalıntıların içindeki gama ışını yayılımı yönetimini görmek olacak” diyor.
Fermi Teleskopu’na adını veren Fizikçi Enrico Fermi 1949 yılında, yıldızlararası gaz bulutlarının manyetik alanlarının yüksek enerjili kozmik ışınları hızlandırdığını ortaya sürdü. Bu tarihten sonra gökbilimciler süpernova kalıntılarının buna en uygun gökada cisimleri olduğunu gösterdi.
Bir süpernova kalıntısının manyetik alanı içinde sıkışıp kalan yüklü parçacıklar rastgele hareket eder ve zaman zaman gerçekleşen şok dalgalarının yolu üzerinden geçer. Bu şok dalgaları parçacıkları her turlarında yüzde bir oranında hızlandırır. Bir süre sonra parçacık, gökadadan yeterli enerjiye ulaşarak, yeni doğan bir kozmik ışın olarak kaçar.
Denizanası Bulutsusu olarak da bilinen 10 000 yıl yaşındaki süpernova kalıntısı IC 443, İkizler takımyıldızı yönünde ve 5000 ışık yılı uzaklıkta yer alır. 20 000 yıl yaşındaki W44 ise Kartal takımyıldızı yönünde ve 9500 ışık yılı uzaklıktadır. Her ikisi de büyük kütleli bir yıldızın patlaması sonucunda genişleyen şok dalgası kalıntısıdır.
